Wat is ebullioscopie?

DE ebullioscopie, een van de vier colligatieve eigenschappen, bestudeert het gedrag van het kookpunt van a oplosmiddel bij het ontvangen van een opgeloste stof niet-vluchtig. De andere colligatieve eigenschappen zijn: tonoscopie, cryoscopie en osmoscopy.

Opmerking: niet-vluchtige opgeloste stof is elke stof met een hoge kookpunt en laag smeltpunt en in staat om op te lossen in een bepaald oplosmiddel.

In het algemeen gesproken, wanneer een niet-vluchtige opgeloste stof aan een oplosmiddel wordt toegevoegd, maakt het het moeilijk voor het oplosmiddel om te verdampen. Er is dus een hogere temperatuur nodig om het oplosmiddel te kunnen verdampen. Bij ebullioscopie, wordt deze verhoging van het kookpunt van het oplosmiddel bestudeerd.

Deze moeilijkheid die wordt veroorzaakt door de opgeloste stof bij de verdamping van het oplosmiddel, dat wil zeggen de stijging van het kookpunt van het oplosmiddel, houdt rechtstreeks verband met het type opgeloste stof dat in de oplossing aanwezig is. Mogelijke soorten opgeloste stoffen zijn:

instagram story viewer

Ionische opgeloste stof: wanneer toegevoegd aan water, ioniseren of dissocieert, waarbij de oplossing wordt gevuld met ionen. Voorbeelden: zout, base, zuur.
moleculaire opgeloste stof: wanneer het aan water wordt toegevoegd, ioniseert het niet, waardoor de moleculaire vorm behouden blijft. Voorbeelden: glucose, sucrose.

Hoe groter het aantal deeltjes in het oplosmiddel, hoe intenser de ebullioscopie, dat wil zeggen, hoe hoger het kookpunt van het oplosmiddel. In ionische oplossingen is het kookpunt van water dus altijd hoger dan het kookpunt van moleculaire oplossingen, zolang ze zich in dezelfde concentratie bevinden.

Formules gebruikt in ebullioscopie berekeningen

Voor het uitvoeren van de berekeningen van de ebullioscopie, hebben we de volgende formules:

Formule voor het berekenen van kooktemperatuurvariatie

Δte = t-t₂

In deze formule berekenen we de variatie in de kooktemperatuur door de kooktemperatuur van het oplosmiddel, aanwezig in de oplossing, af te trekken van de kooktemperatuur van het zuivere oplosmiddel.

Opmerking: het acroniem Δte kan ook oplosmiddelkookpuntverhoging worden genoemd.

Formule voor het berekenen van de kooktemperatuurstijging met betrekking tot de molaliteit

te = Ke. W

Het is een formule die, te gebruiken, afhangt van de kennis van de ebullioscopieconstante, die gerelateerd is aan het oplosmiddel dat in de oplossing aanwezig is, en de molaliteit (W). Elk van deze variabelen heeft een bepaalde formule.

De Van't Hoff-correctiefactor (i) mag ook in deze formule voorkomen, maar alleen als de aanwezige niet-vluchtige opgeloste stof ionisch is.

te = Ke. W.i

Opmerking: om de. te bepalen Van't Hoff correctiefactor, we hebben de mate van ionisatie of dissociatie van de opgeloste stof nodig en het aantal deeltjes (q) dat door de opgeloste stof wordt geïoniseerd of gedissocieerd wanneer deze in water aanwezig is.

Formule voor het berekenen van de ebuliscopische constante (Ke)

Ke = RT²
1000.Lv

In deze formule hebben we de algemene gasconstante (0,082), temperatuur (altijd gewerkt in Kelvin) en de latente verdampingswarmte.

Formule voor het berekenen van molaliteit (W)

W = m₁
M₁.m₂

In deze formule is er het gebruik van de massa van de opgeloste stof (m₁- altijd in grammen gewerkt), van de molaire massa van de opgeloste stof (M₁) en de massa van het oplosmiddel (m₂– altijd in kilogram gewerkt).

Opmerking: op basis van de kennis van de molaliteitsformule, als we de W, aanwezig in de formule van Δte, vervangen door de respectieve formule, krijgen we het volgende resultaat:

te = Ke.m₁
M₁.m₂

Voorbeeld van toepassing van formules bij de berekening van ebullioscopie

1e voorbeeld - (Uece) In de voetsporen van de Franse scheikundige François-Marie Raoult (1830-1901), die het ebuliometrisch effect van oplossingen onderzocht, loste een scheikundestudent 90 g glucose (C₆H₁₂O₆) in 400 g water en verhit het geheel. Wetende dat Ke in water = 0,52 ºC/mol, was de door hem gevonden aanvankelijke kooktemperatuur na enige tijd: (Gegevens: Molaire massa glucose = 180 g/mol)

a) 99,85 °C.

b) 100,15 °C.

c) 100,50 °C.

d) 100,65 °C.

Gegevens verstrekt door de oefening:

m₁= 90 gram;
m₂ = 400 g of 0,4 kg (na delen door 1000);
Ke = 0,52;
M₁ = 180 g/mol;
t =? (initiële kooktemperatuur of kooktemperatuur van het oplosmiddel in de oplossing).

Opmerking: De kooktemperatuur van water (t₂) is 100 ^O.

Aangezien de oefening de massa's en de ebullioscopieconstante opleverde, gebruikt u gewoon de gegevens in de onderstaande uitdrukking:

t-t₂ = Ke.m₁
M₁.m₂

t-100 = 0,52.90
180.0,4

t-100 = 46,8
72

t-100 = 0,65

t = 0,65 + 100

t = 100,65 ^OÇ

2e voorbeeld - (Uece) Calciumchloride (CaCl₂) heeft brede industriële toepassing in koelsystemen, in cementproductie, in melkcoagulatie voor kaasproductie, en wordt uitstekend gebruikt als vochtregelaar. Een voor industriële doeleinden gebruikte calciumchloride-oplossing heeft een molaliteit 2 en een kookpunt van 103.016 °C onder een druk van 1 atm. Wetende dat de ebullioscopieconstante van water 0,52 °C is, is de schijnbare mate van ionische dissociatie:

a) 80%.

b) 85%.

c) 90%.

d) 95%.

Gegevens verstrekt door de oefening:

Ke = 0,52;
W = 2 mol;
t = 103.016 (initiële kooktemperatuur of kooktemperatuur van het oplosmiddel in de oplossing).

Opmerking: De kooktemperatuur van water (t₂) is 100 ^O.

Aangezien de oefening gegevens opleverde over ebullioscopie, zoals Ke en molaliteit, is het duidelijk dat we de volgende formule moeten gebruiken voor ebullioscopie:

te = Ke. W

Omdat de oefening echter om de mate van dissociatie vraagt, moeten we bovenstaande formule uitwerken met de Van't Hoff-correctiefactor (i):

te = Ke. W.i

Om de graad te berekenen, moet je i vervangen door zijn uitdrukking, namelijk 1 + α.(q-1):

t-t₂ = Ke. W.[1 + α.(q-1)]

103,016-100 = 0,52.2.[1+ α.(3-1)]

3,016 = 1,04.[1+ 2 α]

3,016 = 1,04 + 2,08α

3,016 – 1,04 = 2,08α

1,976 = 2,08α

1,976 = α
2,08

α = 0,95